WO2021060196A1 - ブロー成形装置およびブロー成形方法 - Google Patents

Abstract

ブロー成形装置の温度調整部は、冷却用エアを供給するコア型を第１の方向に駆動させる第１の駆動部と、プリフォームを収容するキャビティ型を第２の方向に駆動させる第２の駆動部と、コア型がプリフォームに挿入される第１位置において、第１の駆動部の第２の方向への動きを規制する第１のロック部と、プリフォームがキャビティ型に収容される第２位置において、第２の駆動部の第１の方向への動きを規制する第２のロック部と、を有する。

Description

ブロー成形装置およびブロー成形方法

　本発明は、ブロー成形装置およびブロー成形方法に関する。

　従来から樹脂製容器の製造装置の一つとして、ホットパリソン式のブロー成形装置が知られている。ホットパリソン式のブロー成形装置は、プリフォームの射出成形時の保有熱を利用して樹脂製容器をブロー成形する構成であり、コールドパリソン式と比較して多様かつ美的外観に優れた樹脂製容器を製造できる点で有利である。

　例えば、ホットパリソン式のブロー成形サイクルに関しては、成形サイクルの短縮を目的として種々の提案がなされている。これらの成形サイクルの短縮化のために、律速段階であるプリフォームの射出成形時間（射出金型でのプリフォームの冷却時間）を短縮し、射出成形後の下流工程（温度調整工程）で高熱のプリフォームの追加冷却を行うことが提案されている（例えば特許文献１参照）。射出成形後の温度調整工程で高熱のプリフォームの追加冷却を行うときには、プリフォームの外周面を冷却金型と接触させて熱交換を行うとともに、プリフォーム内には圧縮空気を流し当てて冷却する方式も知られている。

　また、この種のブロー成形装置においては、例えば、容器を賦形するブローエアによる型開きや搬送板（回転板とも称する）の浮き上がりを防止するために、ブロー成形金型の駆動装置にロック機構を設けることも提案されている（例えば特許文献２、３参照）。

特許第６５０５３４４号公報 特許第３３７０１２４号公報 特許第３４６７３４１号公報

　射出金型でのプリフォームの冷却時間を短縮して容器の成形サイクルを短縮する場合には、プリフォームの冷却前後での機械（特に温度調整装置に関連する機械）の動作時間（ドライサイクル）をできるだけ短くし、温度調整装置でプリフォームを冷却する時間を十分確保することが重要になる。

　また、射出成形後の温度調整工程でプリフォーム内に圧縮空気を流し当てて冷却をする場合、プリフォーム内に導入される圧縮空気で温度調整金型が上下に型開きする可能性がある。このような型開きを抑制するために温度調整装置のアクチュエータを大型化すると、温度調整装置の駆動速度が低下して装置の動作時間が長くなり、温度調整装置でプリフォームを冷却できる時間はその分短くなってしまう。

　そこで、本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、プリフォームの冷却前後での機械の動作時間を短縮しうるブロー成形装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係るブロー成形装置は、有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形部と、射出成形部から離形されたプリフォームに冷却用エアを供給してプリフォームを温度調整する温度調整部と、温度調整後のプリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形部と、を備える。温度調整部は、冷却用エアを供給するコア型を第１の方向に駆動させて、プリフォームにコア型を挿入する第１の駆動部と、プリフォームを収容するキャビティ型を第１の方向と対向する第２の方向に駆動させて、プリフォームをキャビティ型に収容する第２の駆動部と、コア型がプリフォームに挿入される第１位置において、第１の駆動部の第２の方向への動きを規制する第１のロック部と、プリフォームがキャビティ型に収容される第２位置において、第２の駆動部の第１の方向への動きを規制する第２のロック部と、を有する。

　本発明の他の態様に係るブロー成形装置は、有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形部と、射出成形部から離形されたプリフォームに冷却用エアを供給してプリフォームを温度調整する温度調整部と、温度調整後のプリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形部と、を備える。温度調整部は、冷却用エアを供給するコア型を第１の方向に駆動させて、プリフォームにコア型を挿入する第１の駆動部と、第１の駆動部の第１の方向への移動範囲を変更する第１のストローク変更部と、プリフォームを収容するキャビティ型を第１の方向と対向する第２の方向に駆動させて、プリフォームをキャビティ型に収容する第２の駆動部と、第２の駆動部の第２の方向への移動範囲を変更する第２のストローク変更部と、を有する。

　本発明によれば、プリフォームの冷却前後での機械の動作時間を短縮することができる。

本実施形態のブロー成形装置の構成を模式的に示す図である。 温度調整部の構成例を示す図である。 温度調整部の第１の駆動部の構成を示す図である。 第１の駆動部の第１のロック部を示す図である。 温度調整部の第２の駆動部の構成を示す図である。 第２の駆動部の第２のロック部を示す図である。 ブロー成形方法の工程を示すフローチャートである。 本実施形態および比較例のブロー成形方法におけるプリフォームの温度変化例を示すグラフである。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。

　図１は、本実施形態のブロー成形装置２０の構成を模式的に示す図である。本実施形態のブロー成形装置２０は、プリフォーム１１（図１では不図示）を室温まで冷却せずに射出成形時の保有熱（内部熱量）を活用して容器をブロー成形するホットパリソン方式（１ステージ方式とも称する）の装置である。

　ブロー成形装置２０は、射出成形部２１と、温度調整部２２と、ブロー成形部２３と、取り出し部２４と、搬送機構２６とを備える。射出成形部２１、温度調整部２２、ブロー成形部２３および取り出し部２４は、搬送機構２６を中心として所定角度（例えば９０度）ずつ回転した位置に配置されている。

（搬送機構２６）
　搬送機構２６は、図１の紙面垂直方向（Ｚ方向）の軸を中心に回転する回転板２６ａ（図１では不図示）を備える。回転板は、単一の円盤状の平板部材または成形ステーション毎に分割された複数の略扇状の平板部材から構成される。回転板２６ａには、プリフォーム１１または樹脂製容器（以下、単に容器と称する）の首部を保持するネック型２７（図１では不図示）が、所定角度ごとにそれぞれ１以上配置されている。搬送機構２６は不図示の回転機構を備え、回転板２６ａを回転させることで、ネック型２７で首部が保持されたプリフォーム１１（または容器）を、射出成形部２１、温度調整部２２、ブロー成形部２３、取り出し部２４の順に搬送する。なお、搬送機構２６は昇降機構（縦方向の型開閉機構）やネック型開き機構をさらに備え、回転板２６ａを昇降させる動作や、射出成形部２１におけるプリフォーム１１の型閉じや型開き（離型）に係る動作も行う。

（射出成形部２１）
　射出成形部２１は、それぞれ図示を省略する射出キャビティ型、射出コア型を備え、プリフォーム１１を製造する。射出成形部２１には、プリフォーム１１の原材料である樹脂材料を供給する射出装置２５が接続されている。

　射出成形部２１においては、上記の射出キャビティ型、射出コア型と、搬送機構２６のネック型２７とを型閉じしてプリフォーム形状の型空間を形成する。そして、このようなプリフォーム形状の型空間内に射出装置２５から樹脂材料を流し込むことで、射出成形部２１でプリフォーム１１が製造される。
　ここで、プリフォーム１１の全体形状は、一端側が開口され、他端側が閉塞された有底円筒形状である。プリフォーム１１の開口側の端部には、首部が形成されている。

　また、容器およびプリフォーム１１の材料は、熱可塑性の合成樹脂であり、容器の用途に応じて適宜選択できる。具体的な材料の種類としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣＴＡ（ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート）、Ｔｒｉｔａｎ（トライタン：コポリエステル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＰＵＳ（ポリフェニルスルホン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＣＯＰ／ＣＯＣ（環状オレフィン系ポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル：アクリル）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）などが挙げられる。

　なお、射出成形部２１の型開きをしたときにも、搬送機構２６のネック型２７は開放されずにそのままプリフォーム１１を保持して搬送する。射出成形部２１で同時に成形されるプリフォーム１１の数（すなわち、ブロー成形装置２０で同時に成形できる容器の数）は、適宜設定できる。一例として、本実施形態では、１つの成形サイクルで４つのプリフォーム１１を搬送するものとする。

（温度調整部２２）
　温度調整部２２は、射出成形部２１で製造されたプリフォーム１１の均温化や偏温除去、温度分布の調整を行い、プリフォーム１１の温度を最終ブローに適した温度（例えば約９０℃～１０５℃）に調整する。また、温度調整部２２は、射出成形後の高温状態のプリフォーム１１を冷却する機能も担う。

　図２は、温度調整部２２の構成例を示す図である。
　温度調整部２２は、プリフォーム１１に挿入（または当接）されるコア型３１（エア導入出用コアまたは温調コア）と、プリフォーム１１を収容可能な温度調整空間３３を有するキャビティ型３２（温調ポット）とを備える。また、温度調整部２２は、コア型３１を図２の上下方向（Ｚ方向）に駆動させる第１の駆動部３４と、キャビティ型３２を図２の上下方向（Ｚ方向）に駆動させる第２の駆動部３５とを備える。

　図２の例では、回転板２６ａの下面に取り付けられているネック型固定板２７ａに設けられた４つのネック型２７により、回転板２６ａには４つのプリフォーム１１が保持される。温度調整部２２には、コア型３１と、キャビティ型３２の温度調整空間３３がそれぞれ４つずつ設けられ、コア型３１および温度調整空間３３の位置は、ＸＹ平面上でそれぞれプリフォーム１１の位置と相対（対応）する。
　また、コア型３１および第１の駆動部３４は、回転板２６ａの上側（例えば上部基盤）に配置され、キャビティ型３２および第２の駆動部３５は、回転板２６ａの下側（例えば機台（下部基盤））に配置されている。

　コア型３１は、図２の上下方向（Ｚ方向）に延びる筒状の金型部材であって、プリフォーム１１内に冷却ブロー用の圧縮空気（冷却用エア）を導入する給気路（不図示）と、プリフォーム１１から冷却用エアを排気する排気路（不図示）とを有している。なお、冷却ブローとは、プリフォーム１１の内部（中空状の胴部）に常温（２０℃）以下の圧縮空気を連続的に流し、圧縮空気の対流によりプリフォーム１１を内部（内面）側から冷却させるプロセスである。

　各々のコア型３１は、第１の駆動部３４（具体的には後述の第１の可動板４１）の下面に取り付けられ、第１の駆動部３４の動作によって図２の上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。また、コア型３１は、プリフォーム１１に挿入されたときに首部の内周と密着し、プリフォーム１１との間で気密を保つように構成されている。

　キャビティ型３２は、第２の駆動部３５の上面側に取り付けられ、第２の駆動部３５の動作によって図２の上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。また、キャビティ型３２の上面には、温度調整空間３３の開口が臨んでいる。

　キャビティ型３２の温度調整空間３３は、射出成形部２１で製造されたプリフォーム１１の外形と略同じ形状を有している。キャビティ型３２の内部には、温度調整媒体の流れる流路（不図示）が形成されている。そのため、キャビティ型３２の温度は、温度調整媒体により所定の温度に保たれる。
　なお、キャビティ型３２は、例えば、プリフォームの長手方向に沿って分割され図中Ｙ方向に開閉する一対の割型で構成されていてもよい。

　次に、温度調整部２２の第１の駆動部３４の構成を説明する。図３は、第１の駆動部３４を示す図である。図３においては、簡単のためコア型３１の図示は省略している。
　第１の駆動部３４は、第１の可動板４１と、第１の固定板４２と、シャフト４３と、第１のロッド４４と、第１の駆動シリンダ４５と、第１のロック部４６と、第１のストローク変更部４７とを備える。

　第１の駆動部３４における第１の固定板４２の下側には、少なくとも２本（好ましくは４本）のシャフト４３が取り付けられている。図３では左右一対分のシャフト４３のみを示す。シャフト４３は、機台２８に対して所定の高さに固定された上部基盤２９から上下方向に延び、第１の固定板４２はシャフト４３によって上部基盤２９から所定の高さに固定された状態で支持される。また、第１の固定板４２には、第１の駆動シリンダ４５が下向きに取り付けられるともに、上下方向に延びる一対の第１のロッド４４が挿通される。

　第１の固定板４２の下側には、第１の可動板４１が配置される。第１の可動板４１には、各シャフト４３が挿通されており、第１の可動板４１は、シャフト４３に沿って上下方向に移動可能である。また、第１の可動板４１の下面には、図２に示すようにコア型３１が取り付けられる。

　第１の可動板４１の上面には、第１の駆動シリンダ４５によって伸長駆動するピストンロッド４５ａ、第１のロッド４４がそれぞれ固定されている。第１の駆動シリンダ４５に対してピストンロッド４５ａが伸長すると第１の可動板４１は第１のロッド４４とともに下側に移動し、第１の駆動シリンダ４５に対してピストンロッド４５ａが収縮すると第１の可動板４１は第１のロッド４４とともに上側に移動する。

　第１のロック部４６は、第１の固定板４２の上面側に２つ取り付けられている。各々の第１のロック部４６は、第１のロッド４４に対応する位置に設けられ、図中左右方向（Ｘ方向）に進退するロック片４６ａと、ロック片４６ａを駆動させる駆動機構４６ｂとを有する。なお、２つの第１のロック部４６の構成はいずれも同様であるため、以下の説明では一方の構成を説明し、他方の重複説明は省略する。

　図４（Ａ）は、非ロック状態の第１のロック部４６を示す図であり、図４（Ｂ）は、ロック状態の第１のロック部４６を示す図である。
　図４（Ａ）に示す非ロック状態において、第１のロック部４６のロック片４６ａは第１のロッド４４の位置から退避した位置にある。この非ロック状態では第１のロッド４４はロック片４６ａと干渉せず、第１の可動板４１は上下方向に移動可能である。

　一方、図３（Ｂ）に示すように第１の可動板４１が下方向（第１の方向）に移動してストロークの下端側に至ると、第１のロッド４４の上端はロック片４６ａの位置よりも下側に位置する。図示を省略しているが、この状態ではコア型３１がプリフォーム１１に挿入され、コア型３１がプリフォーム１１のネック部に当接して静止する位置にある。
　このとき、第１のロック部４６のロック片４６ａを第１のロッド４４の位置まで移動させて、図４（Ｂ）に示すロック状態にすることができる。このロック状態では、第１の可動板４１を上方向（第２の方向）に移動させようとすると、第１のロッド４４の上端がロック片４６ａに突き当たって干渉する。そのため、第１のロック部４６のロック状態においては、ストロークの下端側に位置している第１の可動板４１の上方向への移動がロック片４６ａにより規制される。

上記のように、ロック状態のときに第１のロッド４４の上端がロック片４６ａに当接し、第１の可動板４１に支持されたコア型３１が移動できない状態となる。これにより、コア型３１がネック型２７に支持されたプリフォーム１１と確実に当接（密着）した状態が形成されて気密性が向上する。この状態で、コア型３１からプリフォーム１１内に冷却用エアを導入することで、冷却ブローが行われる。冷却ブローを行うとコア型３１に上向きの力が発生しコア型３１が成形位置から上がり易いが、第１のロッド４４の上端がロック片４６ａで強固に支持されているため、コア型３１の上方向への動きが抑止される。よって、プリフォーム１１とコア型３１の分離が生じにくくなり、冷却用エアの漏れが生じる可能性が大幅に低減する。

　図３に戻って、第１のストローク変更部４７は、第１の固定板４２と第１の可動板４１の間に設けられる。第１のストローク変更部４７は、第１の固定板４２の下面に取り付けられるストッパー４８と、第１の可動板４１の上面に取り付けられるスペーサー部材４９とを有する。ストッパー４８とスペーサー部材４９は、ＸＹ平面上で相対（対応）する位置に配置され、第１の固定板４２に第１の可動板４１を近づけていくとストッパー４８とスペーサー部材４９が接触するように構成されている。図２、図３の例では、第１の固定板４２と第１の可動板４１の間に２つの第１のストローク変更部４７が設けられている。

　ストッパー４８は、例えばショックアブソーバで構成される。ストッパー４８は、上面側が第１の固定板４２に固定され、底面側でスペーサー部材４９の上面を受ける。

　スペーサー部材４９は、第１の可動板４１の移動範囲において上限の位置（コア型３１を退避させるときの停止位置）を規定するために交換可能に取り付けられる。スペーサー部材４９は、例えば、全体形状が矩形状のブロックであって、第１の可動板４１にボルト等で固定される。

　スペーサー部材４９は、第１の可動板４１の移動範囲がコア型３１を進退させるのに適切な寸法となるように、上下方向の高さが異なる複数種類のうちから任意の高さの部材を選択可能である。例えば、後退時にコア型３１がプリフォーム１１から完全に抜けて回転板２６aとの干渉が生じず、コア型３１の移動量が最小となるように、スペーサー部材４９の寸法が選択される。
　一例として、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）と異なる高さのスペーサー部材４９ａを取り付けた状態を示している。図３（Ｃ）のスペーサー部材４９ａの高さｈａ２は、図３（Ａ）のスペーサー部材４９の高さｈａ１よりも大きい（ｈａ２＞ｈａ１）。そのため、図３（Ｃ）の場合には、図３（Ａ）と比べると第１の可動板４１がより下側の位置にあるときにストッパー４８とスペーサー部材４９ａが接触するので、第１の可動板４１の移動範囲が小さくなる。つまり、プリフォーム１１が短い場合は長いスペーサー部材４９ａを用いてコア型３１の移動量を小さくし、プリフォーム１１が長い場合には短いスペーサー部材４９を用いてコア型３１の移動量を大きくする。この構成により、プリフォーム１１の長さに応じて、コア型３１の移動量（ストローク量）を最適に調整することができる。

　続いて、温度調整部２２の第２の駆動部３５の構成を説明する。図５は、第２の駆動部３５を示す図である。図５においては、簡単のためキャビティ型３２の図示は省略している。
　第２の駆動部３５は、第２の可動板５１と、第２の固定板５２と、第２のロッド５４と、第２の駆動シリンダ５５と、第２のロック部５６と、第２のストローク変更部５７とを備える。

　第２の駆動部３５における第２の固定板５２は、機台（下部基盤）２８の上に固定される。第２の固定板５２には第２の駆動シリンダ５５が上向きに取り付けられるともに、上下方向に延びる少なくとも２本（好ましくは二対（４本））の第２のロッド５４が挿通される。図５では、第２のロッド５４が二対（４本）設けられた第２の駆動部３５を示す。図５では、第２の駆動部３５において図中奥行方向（Ｙ方向）に並列に配置された二対の第２のロッド５４のうち手前側の一対分のみを示す。

　第２の固定板５２の上側には、第２の可動板５１が配置される。第２の可動板５１は、上下方向に延びる２本以上（例えば４本）のシャフト（不図示）で下側から支持され、シャフトに沿って上下方向に移動可能である。また、第２の可動板５１の上面には、図２に示すようにキャビティ型３２が取り付けられる。

　第２の可動板５１の下面には、第２の駆動シリンダ５５によって伸長駆動するピストンロッド５５ａと、第２のロッド５４がそれぞれ固定されている。第２の駆動シリンダ５５に対してピストンロッド５５ａが伸長すると第２の可動板５１は第２のロッド５４とともに上側に移動し、第２の駆動シリンダ５５に対してピストンロッド５５ａが収縮すると第２の可動板５１は第２のロッド５４とともに下側に移動する。

　第２のロック部５６は、第２の固定板５２の上面側に２つ取り付けられている。各々の第２のロック部５６は、図中左右方向（Ｘ方向）において第２のロッド５４が配置される位置に設けられ、Ｘ方向に進退するロック片５６ａと、ロック片５６ａを駆動させる駆動機構５６ｂとを有する。駆動機構５６ｂは駆動ロッド５６ｅを有し、駆動ロッド５６ｅとそのロック片５６ａとはフリージョイント５６ｄを介して連結される。なお、２つの第２のロック部５６の構成はいずれも同様であるため、以下の説明では一方の構成を説明し、他方の重複説明は省略する。

　図６（Ａ）は、非ロック状態の第２のロック部５６を示す図であり、図６（Ｂ）は、ロック状態の第２のロック部５６を示す図である。
　図６（Ａ）に示す非ロック状態において、第２のロック部５６のロック片５６ａは第２のロッド５４の位置から退避した位置にある。この非ロック状態では第２のロッド５４はロック片５６ａと干渉せず、第２の可動板５１は上下方向に移動可能である。

　一方、図５（Ｂ）に示すように第２の可動板５１が上方向（第２の方向）に移動してストロークの上端側に至ると、第２のロッド５４の下端はロック片５６ａの位置よりも上側に位置する。図示を省略しているが、この状態ではプリフォーム１１がキャビティ型３２に収容され、キャビティ型３２がネック型２７に当接して静止する位置にある。
　このとき、第２のロック部５６のロック片５６ａを第２のロッド５４の位置まで移動させて、図６（Ｂ）に示すロック状態にすることができる。このロック状態では、第２の可動板５１を下方向（第１の方向）に移動させようとすると、第２のロッド５４の下端がロック片５６ａに突き当たって干渉する。そのため、第２のロック部５６のロック状態においては、ストロークの上端側に位置している第２の可動板５１の下方向への移動がロック片５６ａにより規制される。

　ここで、第２のロック部５６の基本構成は、第１のロック部４６と同様であるが、ロック片５６ａを受ける受け部５６ｃの上面側とロック片５６ａの下面側にそれぞれ傾斜面が形成されている点で相違がある。

　具体的には、ロック片５６ａを受ける受け部５６ｃの表面５６ｃ１およびロック片５６ａの下側面５６ａ１は、それぞれロック片５６ａの伸長する方向に向けて上側に傾いたくさび状の傾斜面をなしている。そのため、図６（Ｂ）に示すように、第２のロック部５６のロック片５６ａを伸長させると、受け部５６ｃの表面５６ｃ１がロック片５６ａの下側面５６ａ１に押圧されることで上側への反力が生じ、ロック片５６ａの伸長方向への動きが上方向への力に変換される。また、ロック片５６ａと駆動機構５６ｂ（駆動ロッド５６ｅ）との間には、フリージョイント５６ｄが設けられている。そのため、Ｘ方向に進退する駆動機構５６ｂ（駆動ロッド５６ｅ）がＺ方向に偏芯したり傾いたりする挙動を抑止でき、駆動機構５６ｂの破損を抑止しつつ、ロック片５６ａのみを上方向に所定量、スムーズに移動させることができる。

　上記のように、ロック状態のときに第２のロッド５４の下端がロック片５６ａに押し上げられることで、第２の可動板５１に支持されたキャビティ型３２も押し上げられる。これにより、キャビティ型３２が回転板２６ａのネック型２７にしっかりと当接（密着）した状態が形成される。この状態で、ネック型２７に保持されたプリフォーム１１がキャビティ型３２に収容される。次いで、温度調整部２２でプリフォーム１１内に冷却用エアを導入する（冷却ブローを行う）。冷却ブローを行うとキャビティ型３２に下向きの力が発生しキャビティ型３２が成形位置から下がり易いが、第２のロッド５４の下端がロック片５６ａで強固に支持されているため、キャビティ型３２の下方向への動き（型開き）が抑止される。よって、プリフォーム１１とキャビティ型３２の間で位置ずれ（芯ずれ等）が生じにくくなり、冷却ブロー時にプリフォーム１１がキャビティ型３２に対して位置ずれ状態で接触して適切な温度調整が実施できなくなる可能性が大幅に低減する。なお、キャビティ型３２が受ける冷却用エアによる下向きの力は、第２のロッド５４の下端からロック片５６ａに伝達され、ロック片５６ａを受け部５６ｃの表面５６ｃに沿って押し戻そうとする水平方向の力となる。よって、駆動機構５６の水平方向の力は、冷却用エアによる受け部５６ｃに発生する水平方向の力より大きく設定する必要がある。

　図５に戻って、第２のストローク変更部５７は、機台２８と第２の可動板５１の間に設けられる。第２のストローク変更部５７は、機台２８に取り付けられるストッパー５８と、第２の可動板５１の下面に取り付けられるスペーサー部材５９とを有する。ストッパー５８とスペーサー部材５９は、ＸＹ平面上で相対（対応）する位置に配置され、機台２８に第２の可動板５１を近づけていくとストッパー５８とスペーサー部材５９が接触するように構成されている。図２、図５の例では、機台２８と第２の可動板５１の間に２つのストローク変更部５７が設けられている。なお、ストッパー５８は、機台２８に連接して第２の可動板５１を移動可能に支持する第２の固定板５２に設けられても良い。

　ストッパー５８は、例えばショックアブソーバで構成される。ストッパー５８は、下面側が機台２８に固定され、上面側でスペーサー部材５９の底面を受ける。

　スペーサー部材５９は、第２の可動板５１の移動範囲において下限の位置（キャビティ型３２を退避させるときの停止位置）を規定するために交換可能に取り付けられる。スペーサー部材５９は、例えば、全体形状が矩形状のブロックであって、第２の可動板５１にボルト等で固定される。

　スペーサー部材５９は、第２の可動板５１の移動範囲がキャビティ型３２を進退させるのに適切な寸法となるように、上下方向の高さが異なる複数種類のうちから任意の高さの部材を選択可能である。例えば、後退時にプリフォーム１１がキャビティ型３２から完全に抜けて干渉せずに、キャビティ型３２の移動量が最小となるように、スペーサー部材５９の寸法が選択される。
　一例として、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）と異なる高さのスペーサー部材５９ａを取り付けた状態を示している。図５（Ｃ）のスペーサー部材５９ａの高さｈｂ２は、図５（Ａ）のスペーサー部材５９の高さｈｂ１よりも大きい（ｈｂ２＞ｈｂ１）。そのため、図５（Ｃ）の場合には、図５（Ａ）と比べると第２の可動板５１がより上側の位置にあるときにストッパー５８とスペーサー部材５９ａが接触するので、第２の可動板５１の移動範囲が小さくなる。つまり、プリフォーム１１が短い場合は長いスペーサー部材５９ａを用いてキャビティ型３２の移動量を小さくし、プリフォーム１１が長い場合には短いスペーサー部材５９を用いてキャビティ型３２の移動量を大きくする。この構成により、プリフォーム１１の長さに応じて、キャビティ型３２の移動量（ストローク量）を最適に調整することができる。

（ブロー成形部２３）
　図１に戻って、ブロー成形部２３は、温度調整部２２で温度調整されたプリフォーム１１に対してブロー成形を行い、容器を製造する。
　ブロー成形部２３は、容器の形状に対応した一対の割型であるブローキャビティ型と、延伸ロッドを兼ねるエア導入部材（いずれも不図示）と、容器内からブローエアを排気するための排気路（図１では不図示）を備える。ブロー成形部２３は、プリフォーム１１を延伸しながらブロー成形する。これにより、プリフォーム１１がブローキャビティ型の形状に賦形されて容器を製造することができる。

（取り出し部２４）
　取り出し部２４は、ブロー成形部２３で製造された容器の首部をネック型から開放し、容器をブロー成形装置２０の外部へ取り出すように構成されている。

（ブロー成形方法の説明）
　図７は、本実施形態のブロー成形装置２０によるブロー成形方法の工程を示すフローチャートである。本実施形態では、ブロー成形方法の後述の各工程（Ｓ１０１～Ｓ１０４）が実施される前に、温度調整部における第１の駆動部３４および第２の駆動部３５の移動範囲を変更するストローク変更工程（Ｓ１～Ｓ２）が行われる。

（ステップＳ１～Ｓ２：ストローク変更工程）
　ストローク変更工程において、第１の駆動部３４の移動範囲を変更するときに、以下の作業が行われる。
　まず、第１の駆動部３４の最大移動範囲の値から、コア型３１を挿抜するのに必要なストロークを減じた値を求める。そして、第１の駆動部３４で使用するスペーサー部材４９として上記の求めた値に相当する高さの部材を準備する（Ｓ１：スペーサー部材の準備工程）。そして、準備したスペーサー部材４９を第１の可動板４１の上面に取り付ける（Ｓ２：スペーサー部材の取付工程）。これにより、第１の駆動部３４の移動範囲がコア型３１を挿抜するのに必要なストロークと一致するようになる。

　同様に、ストローク変更工程において、第２の駆動部３５の移動範囲を変更するときに、以下の作業が行われる。
　まず、第２の駆動部３５の最大移動範囲の値から、キャビティ型３２からプリフォーム１１を挿抜するのに必要なストロークを減じた値を求める。そして、第２の駆動部３５で使用するスペーサー部材５９として上記の求めた値に相当する高さの部材を準備する（Ｓ１：スペーサー部材の準備工程）。そして、準備したスペーサー部材５９を第２の可動板５１の下面に取り付ける（Ｓ２：スペーサー部材の取付工程）。これにより、第２の駆動部３５の移動範囲がキャビティ型３２からプリフォーム１１を挿抜するのに必要なストロークと一致するようになる。
　上記のストローク変更工程が完了すると、以下に示すブロー成形方法の各工程（ブロー成形サイクル）が実行される。なお、ストローク変更工程は、ブロー成形装置２０に射出成形部用金型、温度調整部用金型、ブロー成形部用金型および取り出し部用金型を取り付ける金型の取付工程時に、同時に実施されることが望ましい。

（ステップＳ１０１：射出成形工程）
　まず、射出成形部２１において、射出キャビティ型、射出コア型および搬送機構２６のネック型２７で形成されたプリフォーム形状の型空間に射出装置２５から樹脂を射出し、プリフォーム１１が製造される。

　ステップＳ１０１において、樹脂充填の終了直後または樹脂充填後に設けられた最小限の冷却時間後に射出成形部２１が型開きされる。つまり、プリフォーム１１の外形が維持できる程度の高温状態でプリフォーム１１が射出キャビティ型、射出コア型から離型される。その後、搬送機構２６の回転板２６ａが所定角度回転し、ネック型２７に保持されたプリフォーム１１が温度調整部２２に搬送される。

　ここで、図８を参照して、本実施形態のブロー成形方法におけるプリフォーム１１の温度変化を説明する。図８の縦軸はプリフォームの温度を示し、図８の横軸は時間を示す。図８において、本実施形態のプリフォームの温度変化例は図８中（Ａ）で示す。また、後述する比較例（従来方法）のプリフォームの温度変化例は図８中（Ｂ）で示す。なお、各工程間の空白は、プリフォームまたは容器の移送に要する時間であり、同一である。

　本実施形態においては、樹脂材料の融点以上の温度で樹脂材料が射出成形されると、射出成形部２１では射出成形後のプリフォーム１１の最小限の冷却のみを行い、温度調整部２２でプリフォーム１１の冷却および温度調整を行う。本実施形態において、射出成形部２１で樹脂材料の射出が完了してから樹脂材料を冷却する時間（冷却時間）は、樹脂材料を射出する時間（射出時間）に対して１／２以下であることが好ましい。また、上記の樹脂材料を冷却する時間は、樹脂材料の重量に応じて、樹脂材料を射出する時間に対してより短くすることができる。樹脂材料を冷却する時間は、樹脂材料を射出する時間に対して２／５以下であるとより好ましく、１／４以下であるとさらに好ましく、１／５以下であると特に好ましい。比較例よりも冷却時間を著しく短縮させているため、プリフォームのスキン層（固化状態にある表面層）は従来よりも薄く、コア層（軟化状態または溶融状態にある内層）は従来よりも厚く形成される。つまり、比較例と比べて、スキン層とコア層との間の熱勾配が大きく、高温で保有熱が高いプリフォームが成形される。

　本実施形態では、射出成形されたプリフォームは、比較例の場合よりも高い離型温度で射出成形部２１から離型され、温度調整部２２へと搬送される。温度調整部２２への移動に伴って、プリフォームはスキン層とコア層間の熱交換（熱伝導）による均温化が進む。また、外気との接触により、プリフォームは外表面から若干冷却される。しかし、温度調整部２２への搬入時までプリフォームの温度はほぼ高温の離型温度の状態で維持される。温度調整部２２では、高温の離型温度からブロー温度までプリフォームの温度が低下され、その後、ブロー成形が行われるまでプリフォームの温度はブロー温度に維持される。
　なお、ブロー温度は、ブロー成形に適した温度であり、例えばＰＥＴ樹脂では９０℃～１０５℃に設定される。ただし、ブロー温度は低温の方がプリフォームの延伸配向性が良好になり容器の強度（物性）を高めることができる。そのため、ブロー温度は、例えばＰＥＴ樹脂では９０℃～９５℃に設定することが好ましい。

　ここで、ブロー成形装置２０の構造上、射出成形工程、温度調整工程、ブロー成形工程および容器取り出し工程の各時間はそれぞれ同じ長さになる。同様に、各工程間の搬送時間もそれぞれ同じ長さになる。

　一方、比較例として、射出成形工程でプリフォームの冷却を行う場合のプリフォームの温度変化例（図８の（Ｂ））を説明する。
　比較例では、射出成形部２１の金型内でプリフォームをブロー温度よりも低いか略同程度の温度まで冷却する。その結果として、比較例では射出成形工程の時間が本実施形態よりも長くなる。そうすると、各工程の時間は最も長い射出成形工程の時間に合わせて設定されることから、結果的に容器の成形サイクルの時間も長くなってしまう。

（ステップＳ１０２：温度調整工程）
　続いて、温度調整部２２において、プリフォーム１１の温度を最終ブローに適した温度に近づけるための温度調整が行われる。

　温度調整工程においては、まず、第２の駆動部３５の駆動によって、プリフォーム１１がキャビティ型３２の温度調整空間３３内に収容される。このとき、第２のロック部５６がロック状態となり、第２の可動板５１に支持されているキャビティ型３２は、下側への移動が規制される。
　続いて、第１の駆動部３４の駆動によって、プリフォーム１１にコア型３１が挿入される。このとき、第１のロック部４６がロック状態となり、第１の可動板４１に支持されたコア型３１は、上側への移動が規制される。

　その後、コア型３１の給気路からプリフォーム１１内に冷却用エアが導入され、コア型３１の排気路から冷却用エアが排気される（冷却ブローが行われる）。このような冷却用エアの対流によりプリフォーム１１は内側から冷却される。このとき、プリフォーム１１はキャビティ型３２と接触し続けるため、外側からブロー成形に適した温度以下にならないようにプリフォーム１１が温度調整かつ冷却され、さらに射出成形時に生じた偏温も低減される。なお、キャビティ型３２の温度調整空間３３はプリフォーム１１と略同じ形状であるため、温度調整部２２でプリフォーム１１の形状は大きく変化しない。なお、キャビティ型３２を一対の割型で構成し、冷却ブローの前に予備ブロー（最終ブロー前に、プリフォームを容器より小さいサイズに圧縮空気で一時的に膨らませるプロセス）を実施しても構わない。

　プリフォーム１１の冷却および温度調整が終了すると、第１のロック部４６および第２のロック部５６のロック状態がいずれも解除され、キャビティ型３２およびコア型３１がそれぞれ退避する。そして、搬送機構２６の回転板２６ａが所定角度回転し、ネック型２７に保持された温度調整後のプリフォーム１１がブロー成形部２３に搬送される。

（ステップＳ１０３：ブロー成形工程）
　続いて、ブロー成形部２３において、容器のブロー成形（最終ブロー）が行われる。
　まず、ブロー成形金型を型閉じしてプリフォーム１１を型空間に収容し、プリフォーム１１の首部にブローコア型および延伸ロッドが挿入される。そして、延伸ロッドを降下させつつ、ブローコア型からプリフォーム１１内にブローエアを導入する。これにより、プリフォーム１１は、ブロー成形金型の型空間に密着するように膨出して賦形され、容器にブロー成形される。

（ステップＳ１０４：容器取り出し工程）
　ブロー成形が終了すると、ブロー成形金型が型開きされる。これにより、ブロー成形部２３から容器が移動可能となる。
　続いて、搬送機構２６の回転板２６ａが所定角度回転し、容器が取り出し部２４に搬送される。取り出し部２４において、容器の首部がネック型２７から開放され、容器がブロー成形装置２０の外部へ取り出される。

　以上で、ブロー成形方法の一連の工程が終了する。その後、搬送機構２６の回転板２６ａを所定角度回転させることで、上記のＳ１０１からＳ１０４の各工程が繰り返される。

　以下、本実施形態のブロー成形装置およびブロー成形方法の効果を説明する。
　ホットパリソン式のプリフォームを結晶性の熱可塑性樹脂（透明の非晶質状態と白濁した結晶質状態とになりうる樹脂）を材料として成形すると、材料によっては冷却不足により白化（白濁）してしまう場合がある。例えば、ＰＥＴ樹脂を材料とした場合、結晶化が促進される温度帯（１２０℃～２００℃）でプリフォームを徐冷（例えば室温で数十秒冷却）すると、球晶生成による結晶化が生じ、白化する傾向を示す。
　そのため、従来は、プリフォームの射出成形型を急冷（例えば１０℃で５秒）することで上記の結晶化温度帯の通過時間を短くし、射出成形工程で十分に冷却させてプリフォームの白化を抑制していた。

　これに対し、本実施形態のブロー成形方法によれば、射出成形工程（Ｓ１０１）でプリフォーム１１の冷却工程をほとんどなくし、温度調整工程（Ｓ１０２）でプリフォームの冷却を行っている。温度調整工程（Ｓ１０２）では、プリフォーム１１に冷却用エアを導入するとともにプリフォーム１１をキャビティ型３２に密着させて、プリフォーム１１の温度調整と冷却を行う。本実施形態では、温度調整工程（Ｓ１０２）でプリフォーム１１の温度調整と冷却を行えるため、射出成形工程（Ｓ１０１）においてプリフォーム１１を高温の状態でも離形することができ、次のプリフォーム１１の成形を早く開始することができる。すなわち、本実施形態によると、成形サイクル時間を、比較例の成形サイクル時間よりも短縮しつつ、容器を良好に成形できる。

　また、本実施形態のブロー成形方法によれば、ストローク変更工程（Ｓ１～Ｓ２）で第１の駆動部３４の移動範囲がコア型３１を挿抜するのに必要なストロークに調整され、第２の駆動部３５の移動範囲がキャビティ型３２からプリフォーム１１を挿抜するのに必要なストロークに調整される。
　これにより、温度調整部２２の第１の駆動部３４や第２の駆動部３５のストロークをプリフォームの寸法に合わせて最適化でき、このような調整を行わない場合と比べて温度調整工程（Ｓ１０２）で第１の駆動部３４や第２の駆動部３５を余分に移動させずにすむ。そのため、本実施形態では、プリフォーム１１の温度調整および冷却の前後で機械の動作時間が短縮される。

　換言すれば、温度調整工程での機械の動作時間を短縮することで、一定の成形サイクル時間内においてプリフォーム１１の温度調整および冷却の時間をその分伸ばすことができる。そのため、本実施形態によれば、温度調整工程でのプリフォーム１１の冷却効果が高まるので、成形サイクル時間の短縮も容易となる。

　また、本実施形態によれば、温度調整工程でプリフォーム１１内に冷却用エアを導入して冷却する際、第１のロック部４６の動作によってコア型３１および第１の可動板４１の上方向への移動が規制され、第２のロック部５６の動作によってキャビティ型３２および第２の可動板５１の下方向への移動が規制される。
　これにより、温度調整工程においてプリフォーム１１内に冷却用エアを導入するときにコア型３１やキャビティ型３２の型開きを抑制できる。また、上記の型開きの対策としてアクチュエータの大型化を図る必要がない。第１のロック部４６および第２のロック部５６により、これらの構成を有しない標準の場合と比べて温度調整部２２の金型保持力を高めることができる。
　つまり、本実施形態によれば、アクチュエータの大型化に伴う装置の動作速度の低下を避けつつ、コア型３１やキャビティ型３２の型開きを抑制できる。しかも、本実施形態によれば、アクチュエータの大型化に伴う動作速度の低下や占有スペースの大型化なども回避できる。

　本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。

　加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１１…プリフォーム、２０…ブロー成形装置、２１…射出成形部、２２…温度調整部、２３…ブロー成形部、３１…コア型、３２…キャビティ型、３４…第１の駆動部、３５…第２の駆動部、４１…第１の可動板、４４…第１のロッド、４６…第１のロック部、４７…第１のストローク変更部、４９…スペーサー部材、５１…第２の可動板、５４…第２のロッド、５６…第２のロック部、５７…第２のストローク変更部

 

Claims (10)

1. 　有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形部と、
   　前記射出成形部から離形された前記プリフォームに冷却用エアを供給して前記プリフォームを温度調整する温度調整部と、
   　温度調整後の前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形部と、を備え、
   　前記温度調整部は、
   　前記冷却用エアを供給するコア型を第１の方向に駆動させて、前記プリフォームに前記コア型を挿入する第１の駆動部と、
   　前記プリフォームを収容するキャビティ型を前記第１の方向と対向する第２の方向に駆動させて、前記プリフォームを前記キャビティ型に収容する第２の駆動部と、
   　前記コア型が前記プリフォームに挿入される第１位置において、前記第１の駆動部の前記第２の方向への動きを規制する第１のロック部と、
   　前記プリフォームが前記キャビティ型に収容される第２位置において、前記第２の駆動部の前記第１の方向への動きを規制する第２のロック部と、を有する
   ブロー成形装置。
2. 　前記第１の駆動部は、
   　前記コア型を支持する第１の可動板と、
   　前記第１の可動板から前記第２の方向に延び、前記第１の可動板とともに移動する第１のロッドと、を有し、
   　前記第１のロック部は、前記第２の方向と交差する方向に進退するロック片を有し、
   　前記ロック片は、前記第１の方向に移動した前記第１のロッドと伸長時に干渉して前記第１の可動板の前記第２の方向への動きを規制する
   請求項１に記載のブロー成形装置。
3. 　前記第２の駆動部は、
   　前記キャビティ型を支持する第２の可動板と、
   　前記第２の可動板から前記第１の方向に延び、前記第２の可動板とともに移動する第２のロッドと、を有し、
   　前記第２のロック部は、前記第１の方向と交差する方向に進退するロック片を有し、
   　前記ロック片は、前記第２の方向に移動した前記第２のロッドと伸長時に干渉して前記第２の可動板の前記第１の方向への動きを規制する
   請求項１または請求項２に記載のブロー成形装置。
4. 　前記第２のロック部は、前記ロック片の伸長方向への動きを前記第２の方向への力に変換する受け部をさらに有する
   請求項３に記載のブロー成形装置。
5. 　有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形部と、
   　前記射出成形部から離形された前記プリフォームに冷却用エアを供給して前記プリフォームを温度調整する温度調整部と、
   　温度調整後の前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形部と、を備え、
   　前記温度調整部は、
   　前記冷却用エアを供給するコア型を第１の方向に駆動させて、前記プリフォームに前記コア型を挿入する第１の駆動部と、
   　前記第１の駆動部の前記第１の方向への移動範囲を変更する第１のストローク変更部と、
   　前記プリフォームを収容するキャビティ型を前記第１の方向と対向する第２の方向に駆動させて、前記プリフォームを前記キャビティ型に収容する第２の駆動部と、
   　前記第２の駆動部の前記第２の方向への移動範囲を変更する第２のストローク変更部と、を有するブロー成形装置。
6. 　前記第１のストローク変更部には、前記コア型を退避させたときの前記第１の駆動部の停止位置を規定する第１のスペーサー部材が交換可能に取り付けられ、
   　前記第２のストローク変更部には、前記キャビティ型を退避させたときの前記第２の駆動部の停止位置を規定する第２のスペーサー部材が交換可能に取り付けられる
   請求項５に記載のブロー成形装置。
7. 　有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
   　射出成形後に離形された前記プリフォームに冷却用エアを供給して前記プリフォームを温度調整する温度調整工程と、
   　温度調整後の前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形工程部と、を有し、
   　前記温度調整工程では、
   　前記冷却用エアを供給するコア型を第１の駆動部により第１の方向に駆動させて、前記プリフォームに前記コア型を挿入し、
   　前記プリフォームを収容するキャビティ型を第２の駆動部により前記第１の方向と対向する第２の方向に駆動させて、前記プリフォームを前記キャビティ型に収容し、
   　前記コア型が前記プリフォームに挿入される第１位置において、第１のロック部により前記第１の駆動部の前記第２の方向への動きを規制し、
   　前記プリフォームがキャビティ型に収容される第２位置において、第２のロック部により前記第２の駆動部の前記第１の方向への動きを規制する
   ブロー成形方法。
8. 　請求項５または請求項６に記載のブロー成形装置を用いたブロー成形方法であって、
   　前記第１のストローク変更部により前記第１の駆動部の前記第１の方向への移動範囲を変更し、前記第２のストローク変更部により前記第２の駆動部の前記第２の方向への移動範囲を変更するストローク変更工程を行い、
   　前記ストローク変更工程の後に、
   　有底形状の樹脂製のプリフォームを射出成形する射出成形工程と、
   　射出成形後に離形された前記プリフォームに冷却用エアを供給して前記プリフォームを温度調整する温度調整工程と、
   　温度調整後の前記プリフォームをブロー成形して樹脂製容器を製造するブロー成形工程と、を行うブロー成形方法。
9. 　前記射出成形工程において、樹脂材料の射出が完了してから型空間内で前記樹脂材料を冷却する時間は、前記樹脂材料を前記型空間に射出する時間に対して１／２以下である
   請求項７または請求項８に記載のブロー成形方法。
10. 　前記射出成形工程において、前記プリフォームの外形が維持できる程度の高温状態で前記プリフォームを型から離型させる
    請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のブロー成形方法。
    
     

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